Einfluss von Glas- und Karbonfasern auf die Prozessführung und die Eigenschaften von Polyamidschaum im Extrusionsprozess

Ziel dieser Arbeit ist es glas-, bzw. karbonfaserverstärkten Extrusionsschaum auf Basis von spritzgusstauglichem PA6-B3K zu entwickeln. Um die Schmelzefestigkeit des Polyamids zu erhöhen und somit das Extrusionsschäumen zu ermöglichen, wurde der Kettenverlängerer Joncryl ADR4400 verwendet. In einer Vorversuchsreihe wurde zunächst die Wirkung des Kettenverlängerers im Schaumprozess untersucht. Als Treibmittel konnten hier Cyclopentan, Isobutan und CO2 erfolgreich eingesetzt werden. Die resultierenden Schäume wurden anschließend anhand ihrer optischen und mechanischen Eigenschaften im Zug-, bzw. Druckversuch charakterisiert. In der Hauptversuchsreihe wurden schließlich die Rezepte aus der Vorversuchsreihe mit steigendem Faseranteil extrudiert und optimiert. Der Schaum wurde erneut anhand seiner optischen und mechanischen Eigenschaften charakterisiert. Unter Einsatz von Cyclopentan konnte Extrusionsschaum mit einem Karbonfasermassenanteil von 10 % und einer Dichte von 253 g/l hergestellt werden. Die spezifische Zugfestigkeit, verglichen mit unverstärktem Schaum, konnte um das 1,8-Fache gesteigert werden, wohingegen die spezifische Druckfestigkeit um das 2,2-Fache gesteigert werden konnte. Die Eignung von Fasern im Extrusionsschäumprozess konnte gezeigt werden. Die in dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse sollen in Zukunft genutzt werden, um alte Faserverbundstoffe wiederzuverwerten und so den negativen Einfluss von Kunststoffen auf die Umwelt zu minimieren.

The goal of this thesis is the development of glass or carbon fibre reinforced extrusion foam based on PA6-B3K suitable for injection moulding. The chain extender Joncryl ADR4400 was used to increase the melt strength of the polyamide and thus enable extrusion foaming. In a series of preliminary tests, the effect of the chain extender in the foaming process was first examined. Cyclopentane, isobutane and CO2 were successfully used as blowing agents. The resulting foams were then characterized based on their optical and mechanical properties in tensile and compression tests. Finally, in the main test series, the recipes from the preliminary test series were extruded and optimized with increasing fibre content. The foam was again characterized based on its optical and mechanical properties. Using cyclopentane, it was possible to produce extrusion foam with a carbon fibre mass ratio of 10 % and a density of 253 g/l. The specific tensile strength, compared to unreinforced foam, could be increased by a factor of 1.8, while the specific compressive strength could be increased by a factor of 2.2. The suitability of fibres in the extrusion foaming process could be demonstrated. The knowledge gained in this work should be used in the future to recycle old fibre composites and thus minimize the negative impact of plastics on the environment.